芯耀
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電源設(shè)計(jì)，是PCB設(shè)計(jì)中最核心、也最容易翻車(chē)的模塊之一。
你是不是也有這樣的經(jīng)歷？
1、電源一上電就過(guò)熱？
2、明明布線清晰卻總有干擾？
3、看不懂datasheet推薦圖，不知道元件該怎么放？
其實(shí)，電源設(shè)計(jì)并沒(méi)有你想的那么復(fù)雜，只要掌握關(guān)鍵原則，看懂原理圖，設(shè)計(jì)就成一半！
今天這篇文章，就結(jié)合圖文，帶你完整拆解?開(kāi)關(guān)電源與LDO線性穩(wěn)壓器的PCB設(shè)計(jì)技巧，從布局到鋪銅，從GND處理到過(guò)孔安排，全流程講透！
一、開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)
一、開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖所示，一個(gè)典型的開(kāi)關(guān)電源模塊主要包括以下幾個(gè)部分：
DC-DC變換器核心：負(fù)責(zé)功率轉(zhuǎn)換
3PWM誤差放大與驅(qū)動(dòng)電路：通過(guò)調(diào)整占空比控制輸出電壓
圖中的反饋電阻將輸出電壓與基準(zhǔn)電壓Ur比較，PWM 控制器調(diào)節(jié)占空比，從而調(diào)節(jié)輸出。
二、開(kāi)關(guān)電源PCB設(shè)計(jì)要點(diǎn)詳解
1?? 芯片選型后，第一步：下載datasheet！參考原廠推薦的布局圖非常關(guān)鍵，特別是輸出/輸入電容、電感、MOS等關(guān)鍵器件的位置。
2?? 主電流通路清晰，優(yōu)先布局核心路徑
以開(kāi)關(guān)芯片為中心，圍繞其引腳展開(kāi)布局；
輸入與輸出的濾波電容盡量不要并排，避免輸入噪聲耦合到輸出；
保留足夠的鋪銅與過(guò)孔空間。
? 圖示中：可以看到主路徑用粗線表示，注意流向與銅皮分布。
3?? 一字型布局 + 緊湊排列是王道
元器件沿一個(gè)方向整齊排布；
盡量減少連接長(zhǎng)度、打孔數(shù)量；
核心濾波電容一定要靠近管腳（如圖中紅框所示），別亂放！
? 布局緊湊 = 寄生參數(shù)小 + EMI干擾低 + 散熱好
4?? 強(qiáng)電流走線處理：能鋪銅就別細(xì)線！
公共地線、電源輸入輸出線一定要寬或鋪銅處理；
信號(hào)互聯(lián)線最少加粗至10mil（大多數(shù)工程師推薦為12~15mil）；
大電流回路優(yōu)先走頂層或底層，防止斷層。
?圖中展示的是不同電流等級(jí)下的走線寬度對(duì)比。
5?? SENSE、GATE、INTVCC引腳如何優(yōu)化布線SENSE（采樣）線：0.5mm線徑，連接到輸出電容后端，避開(kāi)功率器件；
GATE驅(qū)動(dòng)線：盡量短且粗，不要貼著高頻信號(hào)布；
INTVCC濾波電容：必須緊貼芯片，提供GATE電流供給路徑。
? 圖中展示SENSE線的引出方式，避免從芯片PIN直接拉線！
6?? 芯片與電感底部不能布線，要加散熱過(guò)孔
所有帶Power Pad的芯片需開(kāi)窗+鋪銅+打散熱過(guò)孔；
電感下方不能有任何信號(hào)線，防止磁干擾耦合；
多路輸出的情況下，相鄰電感需垂直擺放，降低互感干擾。
7?? 銅皮鋪設(shè)注意事項(xiàng)
千萬(wàn)不要全連接！要給焊接留出“隔熱路徑”；
大面積銅皮不能只靠一個(gè)過(guò)孔連接地，建議打孔陣列。
? ?圖示中展示銅皮未留熱阻導(dǎo)致虛焊、堆錫、立片等常見(jiàn)工藝問(wèn)題。
三、線性穩(wěn)壓電源LDO設(shè)計(jì)
什么是LDO？LDO是“Low Dropout Regulator”的縮寫(xiě)，低壓差線性穩(wěn)壓器。
適用于3.3V → 1.8V、5V → 3.3V等低電壓降壓；
特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、上電快、紋波小、輸出穩(wěn)定；
缺點(diǎn)：僅支持降壓，輸出電流一般不超過(guò)2A。
LDO設(shè)計(jì)要點(diǎn)以“5V轉(zhuǎn)3.3V”為例：1）輸入/輸出電容優(yōu)先靠近芯片引腳??→ 先放大電容（如10uF），再補(bǔ)小電容（如0.1uF）2）主電流路徑要直要粗??→ 盡量走最短路徑，避免額外電壓降
GND主回路布線
GND腳要連接大面積銅皮，增加導(dǎo)電面積；
打多個(gè)過(guò)孔，數(shù)量參考輸入輸出走線；
輸入與輸出地盡量連接在一起形成閉環(huán)。
圖中標(biāo)明了建議的銅皮寬度與過(guò)孔排布方式。
總結(jié)：
學(xué)會(huì)這些，電源設(shè)計(jì)就不怕了！
